Введение

В период наступления человека на природу, роста городов, транспорта и промышленности, возникает необходимость изучать состояние растений, которые находятся рядом с нами, очищают воздух городов от пыли, благотворительно влияют на психику людей и испытывают на себе сильнейшее воздействие этих городов [2].

Оценить состояние окружающей среды и уровень антропогенного воздействия можно с помощью фенотипических биоиндикаторов.

Фены - это четко различающиеся варианты какого-либо признака или свойства биологического вида.

Под воздействием антропогенных факторов в популяциях увеличивается частота встречаемости специфических фенотипов у различных видов растений и животных. Таким образом, частота встречаемости некоторых фенов является биологическим индикатором воздействия антропогенных факторов, в том числе загрязнения [7].

Цель: исследование состояния окружающей среды в городе Комсомольске-на-Амуре с помощью фенотипических биоиндикаторов.

Задачи:

1. Изучить методику индикации состояния окружающей среды по частотам встречаемости фенов клевера ползучего.

2. Провести исследования состояния окружающей среды в городе по частотам встречаемости фенов клевера ползучего.

3. Сравнить данные исследований 2022 года с ранее полученными данными в 2012 году.

4. Сделать вывод о состоянии изучаемой проблемы, дать ряд рекомендаций по ее решению.

Объект исследования: фены клевера ползучего.

Предмет исследования: частота встречаемости фенов клевера ползучего как показатель состояния окружающей среды в городе Комсомольске-на-Амуре.

Теоретическая часть

Методика индикации состояния окружающей среды

по частотам встречаемости фенов клевера ползучего

В качестве фенотипического биоиндикатора был использован широко распространенный клевер ползучий (Trifolium repens). Форма седого рисунка на пластинках и частота встречаемости использовалась как индикатор загрязнения среды [1].

Наблюдения осуществлялись путем подсчета форм с различным рисунком и без него и последующего расчета частоты их встречаемости в процентах (Приложение 1). Диагностику проводили на разных пробных площадках, различающихся антропогенной нагрузкой и положением в ландшафте [4,7].

Сначала задали направление движения, по которому производилось исследование. Обнаружив экземпляр клевера ползучего (в виде куртинки), определли фенотип, к которому он относится, и делали отметку в соответствующей графе рабочей таблицы (табл. 1).

Таблица 1. Рабочая таблица учета фенов белого клевера

Отсчеты фенов проводили не чаще чем через два-три шага. Эта процедура повторялась по ходу движения в заданном направлении до конца пробной площадки. После этого направление движения менялось. Если в какой-либо точке площадки обнаруживалось два разных фена, то данный результат не учитывался ввиду переплетения куртинок.

При обнаружении на пробной площадке фенов, не указанных на рисунке, результаты вносились в графу «новые» формы. Отдельно отмечалось наличие растений с какими-либо уникальными фенами (например, с рисунком красного цвета), растения-мутанты с четырьмя, пятью и более листьями и т. д., делался гербарий с описанием места и даты обнаружения [4,7].

Для популяции клевера ползучего на каждой пробной площадке рассчитывались частоты встречаемости отдельных фенов Р, а также суммарная частота встречаемости всех форм с рисунком (индекс соотношения фенов ИСФ) в процентах:

Р = 100 Чn/N

ИСФ = 100 Ч(n 2 + n 3…)/N,

где:

Р - частота фена,

n - количество учтенных растений с рисунком на листовой пластинке (n 1 - число растений без «седого» рисунка),

N - общее число учтенных растений.

Результаты расчетов заносились в таблицу.

По величине ИСФ при достаточно большом количестве пробных площадок на исследуемой территории выделялись наиболее антропогенно нагруженные участки.

На чистых территориях величина ИСФ не превышает 30%, на слабо загрязненных – до 70%, на загрязненных территориях ИСФ может достигать 70-80%, а на сильно загрязненных – более 80%.

По результатам расчетов проводилась фенотипическая диагностика пробной площадки №__.

Методика определения интенсивности движения транспорта на изучаемой территории

Для подтверждения достоверности данных, полученных в результате биоиндикационной оценки состояния изучаемых территорий, необходимо сравнение этих данных с результатами подсчета интенсивности автодвижения на данной территории [3].

Для определения интенсивности автодвижения на территории необходимо произвести подсчет единиц транспорта, проходящих в единицу времени на данной территории. Результаты подсчета заносятся в таблицу 2.

Таблица 2. Изучение интенсивности движения транспорта

Затем вычисляется количество единиц транспорта, проходящего по исследуемой территории за час, в сутки. Один легковой автомобиль в течение суток выбрасывает до 1 кг выхлопных газов в воздух [3].

Практическая часть

Результаты оценки состояния окружающей среды в городе Комсомольске-на-Амуре по частотам встречаемости

фенов клевера ползучего

В течение летнего периода 2022 года автором работы было исследовано 11 пробных площадок, различающихся антропогенной нагрузкой и положением в ландшафте города Комсомольска-на-Амуре (фото 1-3, Приложение 2) по описанным ранее методикам:

- пробная площадка № 1 – ул. Васянина (вблизи автотрассы);

- пробная площадка № 2 – пр. Интернациональный (улица с напряженным движением автотранспорта);

- пробная площадка № 3 – пр. Ленина (автотрасса);

- пробная площадка № 4 – пр. Мира (улица с напряженным движением автотранспорта);

- пробная площадка № 5 - Силинский лес (вдали от автодорог);

- пробная площадка № 6 - Силинский лес (вблизи от автодорог);

- пробная площадка № 7 - парк им. Ю. Гагарина (вдали от автодороги);

- пробная площадка № 8 - парк им. Ю. Гагарина (вблизи от автодороги);

- пробная площадка № 9 - парк «Строитель» (вдали от автодороги);

- пробная площадка № 10 - парк «Строитель» (вблизи от автодороги);

- пробная площадка № 11 – ул. Кирова (вблизи от автодороги).

На каждой пробной площадке рассчитывались частоты встречаемости отдельных фенов. Результаты исследования представлены в таблице № 3 (Приложение 3). Результаты подсчета единиц транспорта, проходящих по исследуемой территории, были занесены в таблицу № 4 (Приложение 3).

Затем был вычислен Индекс соотношения фенов (ИСФ) для каждой пробной площадки, и на основе полученных данных была произведена оценка состояния исследуемых территорий города. Результаты представлены в таблице № 5 (Приложение 3).

Данные, полученные в ходе биоиндикационной оценки сравнивались с результатами подсчета единиц автотранспорта на изучаемой территории для подтверждения достоверности данных.

Так же был сделан сравнительный анализ с данными, полученными в результате исследования количества автотранспорта, проходящего по автодорогам и фенотипов клевера на таких же пробных площадках в 2012 году.

Заключение

Выводы. В результате проведенных исследований автору работы удалось выяснить, что частота встречаемости фенов клевера ползучего (таблица № 3, Приложение 3) является фенотипическим биоиндикатором, с помощью которого можно оценивать состояние окружающей среды – степень загрязнения воздуха.

Изучение частоты встречаемости фенов клевера ползучего на 11 пробных площадках города и вычисление индекса соотношения фенов (ИСФ) на пробных площадках показало, что на 4-х территориях сложилась благополучная ситуация (Силинский лес вдали от дороги, Парк им. Ю.А.Гагарина вдали и вблизи от дороги, парк «Строитель» вдали от дороги), а на 7-ми территориях – неблагополучная, воздух загрязнен (ул. Васянина, пр. Мира, ул. Кирова) и сильно загрязнен (пр. Интернациональный, пр. Ленина, Силинский лес и парк «Строитель» вблизи от дороги).

Результаты определения интенсивности движения транспорта на изучаемых территориях (Таблица № 4, Приложение 2) подтвердили достоверность оценки состояния окружающей среды в городе (загрязненности воздуха) по частотам встречаемости фенов клевера ползучего. На тех пробных площадках, где воздух загрязнен и сильно загрязнен количество автотранспорта увеличилось в 3-4 раза.

В результате сравнения данных 2022 года с данными, полученными в 2012 году выяснилось (10-летняя разница), что состояние воздуха в городе ухудшилось: чистых территорий из 3-х осталась одна, слабо загрязненных стало на одну меньше, но загрязненных стало на 2 больше, а сильно загрязненных больше на одну.

Даже площадки в парках им. Ю.А.Гагарина и «Строитель», находящиеся вдали от автодорог, показали ухудшение состояния воздуха с чистого на слабо загрязненный. Это объясняется тем, что выхлопные газы от автотранспорта, который значительно увеличился на дорогах, проходящих возле парков, может проникать в парк и воздействовать на клевер.

Рекомендации. Для улучшения сложившейся ситуации в городе необходимо выполнить ряд рекомендаций:

- проводить мероприятия по озеленению города, по уходу за зелеными насаждениями;

- озеленять улицы с соблюдением правил вертикального распределения растений разной высоты для улавливания пыли и выхлопных газов в полной мере;

- в летнее время поливать автодороги водой;

- автовладельцам следить за исправностью двигателей машин.

Данные большинства биоиндикационных исследований являются относительными и «работают» только при условии получения данных об их пространственной или временной изменчивости (динамики). Поэтому перспективой данной работы является ее продолжение, объектами исследования станут территории, расположенные вблизи заводов города.